【正文】 感謝所有我需要感謝的人，在此，我謹(jǐn)表示深深的謝意！ 參 考 文 獻[1] (第一版)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1995. [2] [J].微電子學(xué).[3] [J].西安石油學(xué)院學(xué)報,1994,9(3):4749.[4] 曹太強 [J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報,2004,20(2):120124.[5] [J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù).[6] 費元春 陳世偉 [J].電子學(xué)報.[7] [J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,2003,9(2):1823.[8] 王玉珍 [J].宇航計測技術(shù),2003,23(3):6164.[9] 梅文華. 等 跳頻通信. 國防工業(yè)出版社，2005 [10] 北京福星曉程電子科技股份有限公司，芯片手冊 PL2000\。正是由于她在百忙之中多次審閱全文，對細(xì)節(jié)進行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。致 謝 為期一個多月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，在這期間，我在**老師和同學(xué)們的幫助下，完成了DDS頻率合成器的畢業(yè)設(shè)計。DDS芯片在跳頻頻率合成器中的應(yīng)用也會變得越來越廣泛，在高速跳變頻率合成器的設(shè)計中也采用了DDS的一系列芯片，實現(xiàn)了高速跳頻。因直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)其較其它頻率合成技術(shù)具有諸多優(yōu)點，得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。直接數(shù)字頻率合成（DDS）是一種新型的頻率合成技術(shù)，它代表了頻率合成技術(shù)數(shù)字化發(fā)展的新方向。其典型偏置如下圖58所示： 圖58 放大電路 結(jié) 束 語現(xiàn)代通信與電子系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對頻率合成技術(shù)在多個性能方面提出了更高的要求，也使得頻率合成技術(shù)朝著集成化、程控化、數(shù)字化、小型化、頻率范圍的寬帶化、頻率間隔的微細(xì)化、頻率轉(zhuǎn)化的高速化這樣一個方向發(fā)展。同時在輸出端加上低通濾波器來抑制放大模塊所產(chǎn)生的諧波。所以要實現(xiàn)各項指標(biāo)，應(yīng)在電路中使用兩個上圖截止頻率為15MHz的7階切比雪夫濾波器。 圖57 15MHz低通濾波器電路圖為了抑制雜散，方案中在AD9852的DAC輸出端加上截止頻率為15MHz的低通濾波器。而30MHz以上衰減大于60dB。這樣就可以從歸一化元件值表中查得歸一化元件值，然后利用綜合標(biāo)定公式(54)可求出濾波網(wǎng)絡(luò)的各元件的實際值。對于切比雪夫型濾波器，不管Ar取何值，均將截止頻率定義為通帶邊緣衰減為3dB時的頻率，即ωc=ω3dB。圖56 歸一化切比雪夫型低通濾波器的響應(yīng)和基本結(jié)構(gòu)其Ar為通帶最大波紋衰減，ωAr稱為等波紋帶寬。以帶撇的符號代表歸一化元件值，不帶撇的符號為實際元件值，則得到如下變換公式：R = R? ? RL 公式(53a) L = L? ? RL 公式(53b) C = C? / RL 公式(53c)頻率歸一化是以截止頻率ωC為1來轉(zhuǎn)換濾波器的各元件值的。在濾波器的設(shè)計中，通常將低通原型濾波器的阻抗和頻率作歸一化處理，使得濾波器的設(shè)計得以簡化。但就電路的復(fù)雜度來言，切比雪夫型和巴特沃斯型具有同樣的結(jié)構(gòu)，而橢圓函數(shù)濾波器稍顯復(fù)雜。橢圓濾波器的衰減在通帶和阻帶內(nèi)都等起伏變化。切比雪夫濾波器在通帶內(nèi)衰減在零值和一個上限值之間做等起伏變化，阻帶內(nèi)衰減單調(diào)增大。巴特沃茲低通濾波器的響應(yīng)最為平坦，它的通帶內(nèi)沒有波紋，趨向阻帶時衰減單調(diào)增大。在實際設(shè)計濾波器過程中，人們用一個可實現(xiàn)的衰減特性來逼近理想特性，根據(jù)不同的逼近準(zhǔn)則，采用不同的衰減特性，有不同的頻響濾波器。當(dāng)ōē使能端為低電平時，74LVT245B芯片工作，同時DIR為高電平，A0A7作為TTL電路+5V輸入端，B0B7接+；ōē和DIR同時為低電平時，則B0B為COMS電路+，A0A7接+5V供電的TTL電路，輸出等于B0B7，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。圖54 74LVT245B的引腳分布表53 74LVT245B引腳說明管腳號管腳名稱功能描述1DIR方向控制端29A0A7數(shù)據(jù)輸入/輸出端1118B0B7數(shù)據(jù)輸入/輸出端19ōē使能端，底電平有效。在本設(shè)計中采用PHILIPS公司的74LVT245B作為邏輯電平的轉(zhuǎn)換器件。71MASTER RESETAD9852的復(fù)位端，持續(xù)10個系統(tǒng)時鐘周期的高電平可以準(zhǔn)確復(fù)位，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)為缺省狀態(tài)。70S/P SELECT編程模式選擇端。68REFCLKB差分時鐘的互補輸入端。64DIFF CLK ENABLE差分時鐘使能端，高電平有效。56DAC RSETDAC滿幅輸出設(shè)置：RSET=。51IOUT2B控制DAC單極電流互補輸出端。48IOUT1余弦DAC單極電流輸出端。42VINP比較器正電壓輸入端。30SHAPED KEYING高電平使DDS輸出有一個調(diào)幅過程，若電路設(shè)計為低電平，DDS將沒有輸出。22RDB/CSB并行模式下的讀控制端，與串行模式片選端復(fù)用。頻率更新也可以設(shè)置成內(nèi)部更新模式，這時DDS按照UDC寄存器設(shè)置的值定時自動更新，同時輸出持續(xù)8個系統(tǒng)時鐘周期高電平的同步信號。20I/O UD CLK頻率更新端口。33,34,39,40,41,45,46,47,53,59,62,66,67AGND模擬地。31,32,37,38,44,50,54,60,65AVDD模擬電路電源端。9,10,23,24,25,73,74,79,80DVDD數(shù)字電路電源端。1418A5A0并行編程模式下的6位并行地址口。 根據(jù)要求，本模塊選用AD9852芯片。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振頻率為12MHz時，C為10uF，；晶振頻率為6MHz時，C為22uF，R為1k?，本設(shè)計中采用12MHz晶振。上電瞬間RST引腳的電位與VCC相同，隨著電容C的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。此功能采用上電復(fù)位電路，上該方式要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復(fù)位操作。這里我采用頻率為12MHz的石英晶體（簡稱晶振），故采用30pF外接電容。10pF而如果使用陶瓷諧振器推薦電容選擇40pF177。在這兩個引腳上外接石英晶體或陶瓷諧振器，組成并聯(lián)諧振回路，便可產(chǎn)生內(nèi)部時鐘源。外部時鐘方式一般用于多片單片機同時工作，以便于各單片機同步，所以在這里采用內(nèi)部時鐘方式。用于完成頻率控制字的選擇，進而實現(xiàn)DDS輸出頻率的跳變。數(shù)據(jù)線()：共8根，用來在單片機和AD9852之間進行并行數(shù)據(jù)傳輸。它們與2片電平轉(zhuǎn)換芯片(74LVT245B) 入線 An(n=)相連。單片機外圍電路如圖52所示。6,17,28,39NC內(nèi)部無連接的引腳，布線時可以懸空。15XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。外部程序存儲器選通信號輸出引腳。27ALE/PROG地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳。713P3口一般I/O口引腳或第二功能引腳。14044P1口一般I/O口引腳。16GND地。 AT89C51引腳說明 AT89C51的引腳分布如圖51所示。 DDS芯片在跳頻系統(tǒng)中應(yīng)用的總體框圖 圖51 系統(tǒng)總體框圖 控制模塊控制模塊選用單片機AT89C51芯片再加上必要的外圍電路來實現(xiàn)對DDS芯片AD9852的各個寄存器的復(fù)位和工作模式的設(shè)置，使其開始正常工作。38 5. 直接數(shù)字頻率合成器的設(shè)計 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括控制模塊、頻率合成模塊、低通濾波模塊和放大電路模塊。 （7）內(nèi)置高速電壓比較器，可將輸出的兩路正交信號送入比較器，輸出兩路正交的方波信號。并行輸入數(shù)據(jù)時速率可達到100Mb/s，因此影響頻率轉(zhuǎn)換速度的主要因素是外部電路的處理速度。內(nèi)部采用48位頻率控制字，如果內(nèi)部時鐘為150MHz，則理論上頻率分辨率可以達到150/248MHz=107Hz。內(nèi)部時鐘頻率（倍頻后）最高位300MHz，可以輸出幾乎從直流到140MHz的頻率。 （3）工作頻段寬。兩路正交輸出均有12bit幅度控制字，可用軟件編程方法控制其輸出幅度，為在寬頻率范圍內(nèi)的輸出提供了方便。當(dāng)該引腳設(shè)為高電平時，AD9852處于并行編程模式，此狀態(tài)下接口為6位地址位和8位雙向數(shù)據(jù)口；反之為串行編程模式，SDIO引腳用作雙向串行數(shù)據(jù)輸入輸出口。AD9852輸出的正弦波也可通過其內(nèi)部比較器方便地轉(zhuǎn)換成方波輸出。 AD9852內(nèi)部包含高速、高性能D/A轉(zhuǎn)換器及高速比較器，以形成可編程、可靈活使用的頻率合成功能。其中AD9852時鐘頻率為300MHz，近端雜散抑制優(yōu)于80dBc，遠端優(yōu)于48dBc，頻率跳變速度為130ns，頻率分辨率為1μHz。雜散控制為76dBc，；美國AD公司也相繼推出了他們的DDS系列：AD9850、AD985可以實現(xiàn)線性調(diào)頻的AD985兩路正交輸出的AD9854以及以DDS為核心的QPSK調(diào)制器 AD985數(shù)字上變頻器AD9856和AD9857。在擴頻通信方面，它可以實現(xiàn)CDMA工作方式以及多種規(guī)律的調(diào)頻模式。在數(shù)字調(diào)制方面，它可以用來實現(xiàn)FSK、QPSK、BPSK等調(diào)制。在PLL+DDS系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)DDS的原理選擇適當(dāng)?shù)臅r鐘頻率和輸出信號頻率，使DDS輸出信號與邊端的雜散處于相對理想狀態(tài)，從而提高了系統(tǒng)的頻譜純度。 ① PLL+DDS頻率合成原理 將DDS技術(shù)和PLL頻率合成技術(shù)結(jié)合起來，用一個低頻的DDS源激勵一個PLL系統(tǒng)，用PLL環(huán)路將DDS信號倍頻到高頻信號，用濾波器濾除DDS輸出信號雜波干擾，從而使系統(tǒng)同時具有鎖相環(huán)技術(shù)和DDS技術(shù)的優(yōu)點，使輸出的信號滿足電路的需要。 （3）PLL+DDS法 如前所述，DDS技術(shù)具有頻率分辨率高，頻率捷變速度快，變頻相位連續(xù)等優(yōu)點，但帶寬和雜波抑制較差，而PLL頻率合成技術(shù)具有寬帶、高頻率、頻譜質(zhì)量好，對雜散抑制較強等優(yōu)點，但其頻率捷變速度較慢。還可以利用弦信號的波形具有四分之一對稱性，R0M表中只需存儲[0，π／2]的波形，在電路中利用相位的最高位控制輸出波形的符號，次高位控制R0M表的尋址，對相位和幅度進行適當(dāng)?shù)姆D(zhuǎn)便可得到整周期波形，R0M表壓縮比4：1。 （2）ROM幅度表壓縮 DDS是通過查表將相位轉(zhuǎn)換為幅度值，如果能夠?qū)⒎缺磉M行壓縮就相當(dāng)于增加了R0M數(shù)據(jù)尋址位數(shù)，DDS輸出頻譜將進一步得到改善。根據(jù)抖動注入的位置不同，可有頻率控制字加擾、R0M尋址加擾、幅度加擾，根據(jù)抖動注入的誤差對象不同，由相位截斷誤差加擾和幅度量化誤差加擾。抖動注入技術(shù)是基于打破相位截斷誤差周期性的原理工作的，采用抖動注入后的雜散抑制可達到與增加2bit相位尋址相同的效果。 2. 改善DDS雜散的方法 全數(shù)字結(jié)構(gòu)給DDS帶來輸出帶寬和雜散的不足。由于DAC非線性的存在，使得查找表所得的幅度序列從DAC的輸入到輸出要經(jīng)過一個非線性的過程，加之DDS是一個采樣系統(tǒng)，產(chǎn)生的諧波分量會以采樣頻率為周期搬移。一般地，幅度量化引人的雜散水平低于相位截斷和DAC非理想轉(zhuǎn)換特性所引起的雜散水平。 ② 幅度量化引入的雜散 由于DDS內(nèi)部波形存儲器中存儲的正弦幅度值是用二進制表示的，對于越過存儲器字長的正弦幅度值必須進行量化處理，這樣就引人了量化誤差。它們的大小取決于三個因素：累加器的位數(shù)N，尋址位數(shù)P，頻率控制字FCW。這相當(dāng)于周期性的引入一個截斷誤差，最終影響就是輸出信號帶有一定的諧波分量。 ① 相位截斷引入的雜散 在DDS中，一般相位累加器的位數(shù)N大于ROM的尋址位數(shù)P，因此累加器的輸出尋址其N一P個低位就必須舍掉，這樣就不可避免地產(chǎn)生相位誤差，稱為相位截斷誤差，表現(xiàn)在輸出頻譜上就是雜散分量。 （3）DAC轉(zhuǎn)換誤差。DDS的雜散主要來自三個方面： （1）相位截斷引入的雜散。②采用PLL+DDS方法：利用PLL頻率合成技術(shù)的長處（寬帶、高頻、頻譜質(zhì)量好、雜散?。?，折中帶寬、捷變速度和頻譜質(zhì)量，能較好的降低雜散。 ③ DAC轉(zhuǎn)換所致：主要是DAC非線性的雜散和DAC毛刺的雜散。 直接數(shù)字頻率合成的雜散分析1. 雜散的主要來源： ① 相位截斷誤差所致：是周期性雜散，雜散頻率分布在基頻兩邊，是DDS雜散的主要來源。 2. 頻率合成器中的噪聲特性分析其定義為偏離載頻1Hz帶寬內(nèi)單邊帶相位噪聲的功率與載頻信號功率之比，它是偏離載頻的復(fù)氏頻率fm的函數(shù)，記為E(fm)，單位為dBc／Hz，即由于相位噪聲的存在，使波形發(fā)生畸變。所以隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對頻率合成器的相位噪聲要求就越來越高，因此研究低相位噪聲、高可靠性頻率合成器成為系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。 直接數(shù)字頻率合成的相位噪聲和雜散 直接數(shù)字頻率合成的相位噪聲 相位噪聲作為頻率合成器的一項重要技術(shù)指標(biāo)，其性能好壞直接影響了電子系統(tǒng)的性能。而在大多數(shù)DDS系統(tǒng)應(yīng)用中，一般由固定的晶振來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，所以其具有極好的相位噪聲和漂移特性。這在很多對頻率合成器的相位要求比較嚴(yán)格的場合非常有用。 (1) 相位變化連續(xù) DDS改變輸出頻率實際上改變的